Istraživači su upotrijebili novi cjevovod za ispitivanje stabilnih izotopa visoke propusnosti (HT-SIP) i metagenomiku kako bi dobili prvi uvid u aktivni mikrobiom koji okružuje korisne biljne simbionte, arbuskularne mikorizne gljive (AMF). Zasluge: Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore
Povezivanje identiteta divljih mikroba s njihovim fiziološkim osobinama i funkcijama okoliša ključni je cilj mikrobiologa koji se bave okolišem. Od tehnika koje teže ovom cilju, Stable Isotope Probing—SIP—smatra se najučinkovitijom za proučavanje aktivnih mikroorganizama u prirodnim okruženjima.
Znanstvenici Nacionalnog laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) razvili su novu tehniku — SIP visoke propusnosti — koja automatizira nekoliko koraka u procesu sondiranja stabilnog izotopa, omogućujući istraživanje mikrobne aktivnosti mikroorganizama u realnim uvjetima, bez potrebe za laboratorijskim uzgojem.
U SIP-u se aktivni mikrobi identificiraju ugradnjom stabilnih izotopa u njihovu biomasu. To je među najmoćnijim metodama u mikrobnoj ekologiji budući da može identificirati aktivne mikrobe i njihove fiziološke osobine (upotreba supstrata, stanična biokemija, metabolizam, rast, smrtnost) u složenim zajednicama u prirodnim uvjetima.
Tipično, SIP metoda zahtijeva znatan praktičan rad i dopušta samo mali broj uzoraka. Ali nova LLNL tehnika zahtijeva jednu šestinu količine ručnog rada u usporedbi s ručnim SIP-om i omogućuje simultanu obradu 16 uzoraka.
"Naš poluautomatizirani pristup smanjuje vrijeme operatera i poboljšava ponovljivost ciljanjem na najintenzivnije korake SIP-a", rekla je LLNL znanstvenica Erin Nuccio i glavna autorica rada objavljenog u časopisu Microbiome. "Sada smo koristili ovaj pristup za obradu više od tisuću uzoraka, uključujući neke iz vrlo nedovoljno proučenih mikrostaništa tla."
Jedno takvo mikrostanište je tlo koje neposredno okružuje tkiva mikorize—vrste gljiva koje stvaraju simbiotske odnose sa 72% svih kopnenih biljaka. U zamjenu za biljni ugljik, gljive (arbuskularne mikorizne gljive) opskrbljuju svoje domaćine bitnim resursima kao što su dušik, fosfor i voda.
U ovoj studiji dokaza koncepta, autori su pokazali "mrežu hrane" interakcija stimuliranih mikoriznim gljivama u tlu.
“Mislimo da je ovo glavni put za to kako se biljni ugljik široko distribuira u tlu. Tlo sadrži najveći bazen aktivnog kruženja organskog ugljika na planetu,” rekla je suradnica autorice Jennifer Pett-Ridge, koja je voditeljica projekta LLNL i voditeljica Ureda za znanost Ministarstva energetike “Mikrobi opstaju” Znanstveno fokusno područje mikrobioma tla . "Sekvencirali smo malu količinu DNK, odredili aktivne organizme i zatim rekonstruirali njihove genome i potencijalne interakcije."
Ostali autori LLNL-a su Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin kao i istraživači iz Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley, DOE Joint Genome Institute i Sveučilišta Kalifornija, Berkeley.